干涉與衍射
當光波透過兩條狹縫時，每條縫都會發出向外擴散的波，這些波在後方的螢幕上相互疊加。當一條縫發出的波峰與另一條縫發出的波峰相遇時，它們疊加形成一條亮紋；當波峰與波谷相遇時，它們相互抵消形成一道暗紋。只有在兩列波的光程差恰好是波長整數倍的特定角度上，才會出現亮紋。
公式
d · sin θ = m · λ
- d — 縫間距 (m): 兩條狹縫(或光柵上兩條刻線)之間的距離
- θ — 角度 (°): 從圖樣中心到某條亮紋的夾角
- m — 級次 (unitless): 從中心向外數第幾條亮紋，依次為0、1、2……
- λ — 波長 (m): 光波完成一個完整週期所經過的長度
解題示例
波長為500奈米的光透過間距為20微米的兩條狹縫。第二條亮紋(m = 2)的 sin θ 是多少？
- d = 20 μm
- λ = 500 nm
- m = 2
- sin θ = m · λ / d
- sin θ = (2 × 500 nm) / 20 000 nm
sin θ = 0.05
自我檢測
同樣的狹縫(d = 20微米)和同樣的光(500奈米)——第一條亮紋(m = 1)的 sin θ 是多少？
- 正確答案: 0.025
- 0.05
- 0.1
正確！sin θ = m·λ/d = (1 × 500 nm) / 20 000 nm = 0.025——正好是 m = 2 時答案的一半。
如果在保持波長和級次不變的情況下，把兩條狹縫的間距拉大(增大 d)，條紋間距會怎樣變化？
- 間距增大
- 正確答案: 間距減小
- 間距不變
對！因為 sin θ = m·λ/d,d 變大會使 sin θ 變小，所以條紋會擠得更近。
在哪裡能看到
在肥皂泡上流轉的彩虹光澤，以及舊 CD 的溝槽反射出的斑斕色彩，都是干涉在起作用：從薄膜上、下兩面反射的光波，會依波長不同而互相加強或抵消，把白光篩成一條條色帶。兩條狹縫加一面螢幕，就能讓同樣的加強與抵消以明暗相間的條紋現形。
常見誤解
條紋間距的變化方向幾乎人人都會栽跟斗：把狹縫拉得越開（d 越大），條紋反而「靠得越近」——在 sin θ = m·λ/d 中，d 位於分數的分母，分母越大，角度越小。此外，每個級次 m 都有屬於自己的角度，不能沿用上一級的答案：當 d = 20 微米、光為 500 nm 時，第一條亮紋落在 sin θ = 0.025。
關聯知識
這是光學單元跨入波動領域的轉捩點，而它靠的正是波動單元打下的基礎：v = f · λ 如同支配任何波一樣支配著光，而決定條紋落點的正是波長——雙狹縫實驗當初就是這樣測出光的波長的。接下來的偏振，則指出波振動的方向，為波動圖像補上最後一塊拼圖。